Задачи на равновесие егэ химия 2022

Пройти тестирование по этим заданиям
Вернуться к каталогу заданий

Версия для печати и копирования в MS Word

Пройти тестирование по этим заданиям

Темы кодификатора: обратимые и необратимые реакции. Химическое равновесие. Смещение химического равновесия под действием различных факторов.

Тренировочные тесты в формате ЕГЭ по теме «Химическое равновесие реакции» (задание 24 ЕГЭ по химии) ( с ответами)

По возможности протекания обратной реакции химические реакции делят на обратимые и необратимые.

Обратимые химические реакции – это реакции, продукты которых при данных условиях могут взаимодействовать друг с другом.

Например, синтез аммиака — реакция обратимая:

N₂ + 3H₂ = 2NH₃

Процесс протекает при высокой температуре, под давлением и в присутствии катализатора (железо). Такие процессы, как правило, обратимые.

Необратимые реакции – это реакции, продукты которых при данных условиях взаимодействовать друг с другом не могут.

Например, реакции горения или реакции, протекающие со взрывом — чаще всего, необратимые. Горение углерода протекает необратимо:

C + O₂ = CO₂

Более подробно про классификацию химических реакций можно прочитать здесь.

Вероятность взаимодействия продуктов зависит от условий проведения процесса.

Так, если система открытая, т.е. обменивается с окружающей средой и веществом, и энергией, то химические реакции, в которых, например, образуются газы, будут необратимыми.

Например, при прокаливании твердого гидрокарбоната натрия:

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂↑+ H₂O

выделяется газообразный углекислый газ и улетучиватся из зоны проведения реакции. Следовательно, такая реакция будет необратимой при данных условиях.

Если же рассмотреть замкнутую систему, которая не может обмениваться веществом с окружающей средой (например, закрытый ящик, в котором происходит реакция), то углекислый газ не сможет улететь из зоны проведения реакции, и будет взаимодействовать с водой и карбонатом натрия, то реакция будет обратимой при данных условиях:

2NaHCO₃ ⇔ Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

Рассмотрим обратимые реакции. Пусть обратимая реакция протекает по схеме:

aA + bB ⇔ cC + dD

Скорость прямой реакции по закону действующих масс определяется выражением:

v₁=k₁·C_A^a·C_B^b

Скорость обратной реакции:

v₂=k₂·C_С^с·C_D^d

Здесь k₁ и k₂ – константы скорости прямой и обратной реакции соответственно, С_A, C_B, C_C, C_D – концентрации веществ А, В, С и D соответственно.

Если в начальный момент реакции в системе нет веществ C и D,  то сталкиваются и взаимодействуют преимущественно частицы A и B, и протекает преимущественно прямая реакция.

Постепенно концентрация частиц C и D также начнет повышаться, следовательно, скорость обратной реакции будет увеличиваться. В какой-то момент скорость прямой реакции станет равна  скорости обратной реакции. Это состояние и называют химическим равновесием.

Таким образом, химическое равновесие — это такое состояние системы, при котором скорости прямой и обратной реакции равны.

Так как скорости прямой и обратной реакции равны, скорость образования реагентов равна скорости их расходования, и текущие концентрации веществ не изменяются. Такие концентрации называют равновесными.

Обратите внимание, при равновесии протекает и прямая, и обратная реакции, то есть реагенты взаимодействуют друг с другом, но и продукты взаимодействуют друг с другом с такой же скоростью. При этом внешние факторы могут воздействовать и смещать химическое равновесие в ту или иную сторону.  Поэтому химическое равновесие называют подвижным, или динамическим.

Исследования в области подвижного равновесия начались еще в XIX веке.  В трудах Анри Ле-Шателье были заложены основы теории, которые позже обобщил ученый Карл Браун. Принцип подвижного равновесия, или принцип Ле-Шателье-Брауна, гласит:

Если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, воздействовать внешним фактором, который изменяет какое-либо из условий равновесия, то в системе усиливаются процессы, направленные на компенсацию внешнего воздействия.

Иными словами: при внешнем воздействии на систему равновесие сместится так, чтобы компенсировать это внешнее воздействие.

Этот принцип, что очень важно, работает для любых равновесных явлений (не только химических реакций). Однако мы сейчас рассмотрим его применительно к химическим взаимодействиям. В случае химических реакций внешнее воздействие приводит к изменению равновесных концентраций веществ.

На химические реакции в состоянии равновесия могут воздействовать три основных фактора – температура, давление и концентрации реагентов или продуктов.

1. Как известно, химические реакции сопровождаются тепловым эффектом. Если прямая реакция идет с выделением теплоты (экзотермическая, или +Q), то обратная — с поглощением теплоты (эндотермическая, или -Q), и наоборот. Если повышать температуру в системе, равновесие сместится так, чтобы это повышение компенсировать. Логично, что при экзотермической реакции повышение температуры компенсировать не получится. Таким образом, при повышении температуры равновесие в системе смещается в сторону поглощения теплоты, т.е. в сторону эндотермических реакций (-Q); при понижении температуры — в сторону экзотермической реакции (+Q).

2. В случае равновесных реакций, когда хотя бы одно из веществ находится в газовой фазе, на равновесие также существенно влияет изменение давления в системе. При повышении давления химическая система пытается компенсировать это воздействие, и увеличивает скорость реакции, в которой количество газообразных веществ уменьшается. При понижении давления система  увеличивает скорость реакции, в которой образуется больше молекул газообразных веществ. Таким образом: при увеличении давления равновесие смещается в сторону уменьшения числа молекул газов, при уменьшении давления — в сторону увеличения числа молекул газов.

Обратите внимание! На системы, где число молекул газов-реагентов и продуктов одинаково, давление не оказывает воздействие! Также изменение давления практически не влияет на равновесие в растворах, т.е. на реакции, где газов нет.

3. Также на равновесие в химических системах влияет изменение концентрации реагирующих веществ и продуктов. При повышении концентрации реагентов система пытается их израсходовать, и увеличивает скорость прямой реакции. При понижении концентрации реагентов система пытается их наработать, и увеличивается скорость обратной реакции. При повышении концентрации продуктов система пытается их также израсходовать, и увеличивает скорость обратной реакции. При понижении концентрации продуктов химическая система увеличивает скорость их образования, т.е. скорость прямой реакции.

Если в химической системе увеличивается скорость прямой реакции, мы говорим, что равновесие сместилось вправо, в сторону образования продуктов и расходования реагентов. Если увеличивается скорость обратной реакции, мы говорим, что равновесие сместилось влево, в сторону расходования продуктов и увеличения концентрации реагентов.

Например, в реакции синтеза аммиака:

N₂ + 3H₂ = 2NH₃  + Q

повышение давления приводит к увеличению скорости реакции, в которой образуется меньшее число молекул газов, т.е. прямой реакции (число молекул газов-реагентов равно 4, число молекул газов в продуктах равно 2). При повышении давления равновесие смещается вправо, в сторону продуктов.  При повышении температуры равновесие сместится в сторону эндотермической реакции, т.е. влево, в сторону реагентов. Увеличение концентрации азота или водорода сместит равновесие в сторону их расходования, т.е. вправо, в сторону продуктов.

Катализатор не влияет на равновесие, т.к. ускоряет и прямую, и обратную реакции.

Тренировочные тесты в формате ЕГЭ по теме «Химическое равновесие реакции» (задание 24 ЕГЭ по химии) ( с ответами)

Как решать задание 23 в ЕГЭ по химии в 2022-2023? Установить исходную концентрацию веществ, найти известное вещество, по которому будут проводиться расчеты. Затем провести расчеты по уравнению реакции и найти неизвестные концентрации.

Особенности задания

Как решать новое задание 23 в ЕГЭ по химии, которое появилось только в 2022 году? Разумеется, хорошенько подготовившись – аналогов этой задаче до сих пор не было, в 2023 году она будет использоваться лишь второй раз. Поэтому важно заранее получить максимум информации о том, как можно найти правильный ответ.

Прежде чем разбираться, как решать номер 23 в ЕГЭ по химии, отметим, что задание относится к повышенному уровню сложности. Соответственно, за правильное решение можно заработать два первичных балла. На выполнение отводится в среднем 5-7 минут.

В задании проверяются ваши знания и умения в следующих областях:

• Обратимые и необратимые химические реакции;
• Химическое равновесие и его смещение под воздействием различных факторов;
• Расчеты количества вещества, его массы или объема газов по известному количеству вещества, массе или объему одного из участвующих в реакции веществ.

Если вкратце: вот как делать 23 задание на ЕГЭ по химии: проанализировать исходные данные и установить известные концентрации вещества. После этого произвести расчеты по уравнению реакции и вычислить неизвестные вещества.

Демонстрационные задания

А теперь на практике покажем, как решать задачи 23 в ЕГЭ по химии – используем несколько демонстрационных вариантов. Помните, что нет никакой гарантии, что именно эти задачки попадутся в вашем комплекте заданий. Но ими можно руководствоваться как примером.

Итак, первый вариант решения 23 номера ЕГЭ по химии.

Дано:

В замкнутый реактор поместили газообразную смесь оксида азота (II) с кислородом и нагрели. В результате протекания обратимой реакции 2NO(г) + O2(г) ⇄ 2NO2(г) в системе установилось равновесие.

Используя данные, приведенные в таблице, определите равновесные концентрации оксида азота (II) (Х) и кислорода (Y).

На основании приведенных данных рассказываем, как решать 23 задание ЕГЭ по химии:

Сначала производим базовый расчет: исходя из приведенной информации, следует, что в реакторе не было NO2, а значит, исходная концентрация NO2 равна нулю.

Известное вещество (с известной исходной и равновесной концентрацией) – это NO2, которого образовалось 0,2 моль.

Теперь переходим к стехиометрическим расчетам. Подставляем нужные цифры:

• 2NO(г) + O2(г) ⇄ 2NO2(г)
• 0,2 + 0,1 ⇄ 0,2

Из уравнения реакции становится ясно, что прореагировали 0,2 моль NO и 0,1 моль О2.

Наконец, переходим к окончательным расчетам. Еще раз представим перед собой таблицу и подставим нужные значения:

Итого, получаем следующий ответ:

• х = 0,5 – 0,2 = 0,3
• у = 0,8 – 0,1 = 0,7

Еще один разбор 23 задачи ЕГЭ по химии 2022-2023. Хороший пример, который может помочь вам разобраться.

Дано:

В реактор для синтеза метанола постоянного объема поместили водород и угарный газ. В результате протекания обратной химической реакции 2Н2(г) + СО(г) ⇄ СН3ОН(г) в системе установилось химическое равновесие.

Используя данные, приведенные в таблице, определите равновесную концентрацию угарного газа (Х) и исходную концентрацию водорода (Y).

Решение демо 23 задания ЕГЭ по химии 2022 выглядит так:

Так как в первоначальный момент в системе не было метанола (а в состоянии равновесия метанола стало 0,4 моль), соответственно, изменения в ходе реакции по метанолу будет равно +0,4 моль.

Далее необходимо определить, сколько угарного газа было потрачено на реакцию. Концентрация угарного газа в ходе реакции уменьшается, из уравнения реакции следует, что n(CH3ОН):n(CO) = 1:1. Отсюда следует, что n(CO) = n(CH3ОН) = 0,4 моль.

Равновесную концентрацию угарного газа можно посчитать так: [СО]равн = [СО]исх – [CO]измен = 2 моль/л = 0,4 моль/л = 1,6 моль/л.

Первая часть разбора 23 задания ЕГЭ по химии 2022г. окончена, теперь посчитаем второе неизвестное значение:

Из уравнения реакции следует, что n(CH3ОН):n(Н2) = 1:2, отсюда следует, что n(Н2) = 2n(CH3ОН) = 2х0,4 = 0,8 моль.

Концентрация водорода в ходе реакции уменьшается. Чтобы найти исходную концентрацию водорода: [H2]исх – [H2]измен = 1,2 моль/л.

[H2]исх = [H2]измен + [H2]равн = 1,2 моль/л + 0,8 моль/л = 2 моль/л.

Ответ: х = 1,6 моль/л, у = 2 моль/л.

Как вам такое объяснение 23 задания ЕГЭ по химии 2022 года? Как видите, задачи действительно сложные – нужно знать довольно много вещей и свободно оперировать химическими формулами. Что может быть довольно сложно, если на уроках вы уделяли недостаточно внимания этим темам. Хорошо, что еще есть время на подготовку!

Решение задачи 23 в ЕГЭ по химии 2022-2023 вполне доступно каждому. Конечно, если вы понимаете смысл нужных понятий и умеете пользоваться вычислениями по химическим формулам и уравнениям. Задание это новое, поэтому лучше прорешать все доступные демонстрационные варианты перед экзаменом, чтобы хорошенько подготовиться!

Один из способов решения задания 23 по химии по демоверсии 2022 года.

Исходя из демоверсии по химии 2022 года, задание 23 является совершенно новым. Особого внимания при изучении данной темы на уроках этому заданию не придавалось. И это вызывает у обучающихся некоторые трудности при решении. Рассмотрев вариант решения подобных заданий на сайте «Решу ЕГЭ», я пришла к заключению, что решать данные задания можно иначе и это проще для понимания материала учащимися. Для этого нужно использовать некоторые дополнительные данные. Например С – изменение концентрации вещества.

С = С_{равновесная} — С_{исходная} Выведем из этой формулы и остальные величины: С_{равновесная} = С+ С_{исходная ;}

С_{исходная}= С_{равновесная} — С

А также учитываем коэффициенты пред формулами веществ. А теперь решим задания, например, с сайта «Решу ЕГЭ»:

1. Задание 23 № 28983

(https://chem-ege.sdamgia.ru/test?filter=all&category_id=176&print=true&svg=0&num=true)

В реактор постоянного объёма поместили некоторое количество азота и кислорода. В результате протекания обратимой реакции

в реакционной системе установилось химическое равновесие. Используя данные, приведённые в таблице, определите равновесные концентрации   и 

Выберите из списка номера правильных ответов.

1) 0 моль/л

2) 0,1 моль/л

3) 0,25 моль/л

4) 0,35 моль/л

5) 0,45 моль/л

6) 0,55 моль/л

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Решение:

Составим новую таблицу для решения этого задания, добавив в нее графу изменение концентрации:

Из условия задачи мы видим, что исходная концентрация NO нам не дана, а реакция началась между N₂ и O₂. Отсюда следует, что исходная концентрация NO равна 0. Таким образом можно найти изменение концентрации NO по формуле:

С(NO)= С_{равновесная}(NO) — С_{исходная} (NO) =0,5 моль/л -0 моль/л= 0,5 моль/л

Подставим значение в соответствующую графу

Она получилась положительной и с правой стороны больше нет веществ, значит с левой стороны в уравнении будут отрицательные значения концентрации веществ, так как вещества реагируют между собой и концентрация их уменьшается. Численно соотношение будет таким же, как и коэффициенты в уравнении. Т.е. по уравнению 1 моль вступает в реакцию с 1 моль и получается 2 моль NO. Значит изменение концентрации азота и кислорода будут в 2 раза меньше, чем у оксида азота(II), но с обратным знаком.

А сейчас получилось, что не известно только по одной величине из столбика, которые легко найти подставив в формулу:

С_{равновесная} = С+ С_{исходная ;}

С_{равновесная} (N₂)= С(N₂)+С_{исходная}(N₂)=- 0,25 моль/л+0,7 моль/л= О,45 моль/л

С_{равновесная} (О₂)= С(О₂)+С_{исходная}(О₂)=- 0,25 моль/л+0,5 моль/л= О,25 моль/л

Ответ:

Это полностью соответствует ответам на сайте «Решу ЕГЭ», хотя само решение отличается.

2. Задание 23 № 28984

(https://chem-ege.sdamgia.ru/test?filter=all&category_id=176&print=true&svg=0&num=true)

В реактор постоянного объёма поместили некоторое количество водорода и кислорода. В результате протекания обратимой реакции

в реакционной системе установилось химическое равновесие. Используя данные, приведённые в таблице, определите равновесную концентрацию   и исходную концентрацию 

Выберите из списка номера правильных ответов.

1) 0 моль/л

2) 0,2 моль/л

3) 0,7 моль/л

4) 1,4 моль/л

5) 1,7 моль/л

6) 3,6 моль/л

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Решение:

Составим новую таблицу, добавив в нее графу изменение концентрации:

Так как вода получилась в результате реакции, то ее исходная концентрация равна 0. Изменение концентрации отсюда будет:

С(Н₂О)= С_{равновесная}(Н₂О)- С_{исходная} (Н₂О) =0,8 моль/л -0 моль/л= 0,8 моль/л

Теперь по коэффициентам в уравнении найдем изменение концентрации остальных веществ. Так как вода единственный продукт реакции и ее изменение концентрации положительное, то у исходных продуктов (кислорода и водорода) они будут отрицательными. Количество вещества водорода по уравнению равно количеству вещества воды, значит, изменение концентрации будет таким же, но с обратным знаком, т.е. -0,8 моль/л. А у кислорода коэффициент в 2 раза меньше, поэтому изменение концентрации кислорода будет -0,4 моль/л. Теперь по формулам легко найти неизвестные величины:

С_{равновесная} (Н₂)= С(Н₂)+С_{исходная}(Н₂)=- 0,8 моль/л+2,5 моль/л= 1,7 моль/л

С_{исходная}(О₂) = С_{равновесная}(О₂) — С(О₂)= 0,3 моль/л – (-0,4 моль/л)=0,7 моль/л

Ответ:

Все вычисления можно проводить устно, остается только правильно записать все в таблицу.

Опыт подготовки обучающихся к ЕГЭ показал, что, решая, задание 23 данным способом, ребята лучше с ним справляются. А значит получат более высокий балл на экзамене!